DE102016214784A1 - Valve device of an internal combustion engine - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung (7) einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeuges (16). Erfindungswesentlich ist dabei, – dass die Ventileinrichtung (7) als kombiniertes Abgasrückführventil und Rückschlagventil ausgebildet ist und zumindest einen in seine Schließstellung federnd vorgespannten Ventilkörper (8) aufweist, – dass zumindest ein verstellbarer Anschlag (9) vorgesehen ist, an welchem der Ventilkörper (8) in einer Offenstellung anschlägt, – dass eine Steuerungseinrichtung (10) vorgesehen ist, mittels welcher der Anschlag (9) und damit auch der maximale Öffnungsgrad des Ventilkörpers (8) einstellbar sind.The invention relates to a valve device (7) of an internal combustion engine (1), in particular of a motor vehicle (16). It is essential to the invention that the valve device (7) is designed as a combined exhaust gas recirculation valve and check valve and has at least one valve body (8) resiliently biased into its closed position, that at least one adjustable stop (9) is provided on which the valve body (8 ) abuts in an open position, - that a control device (10) is provided, by means of which the stop (9) and thus also the maximum opening degree of the valve body (8) are adjustable.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ventileinrichtung einer Brennkraftmaschine, insbesondere eines Kraftfahrzeuges, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft außerdem einen Abgasrückführkühler mit einer solchen Ventileinrichtung sowie eine Brennkraftmaschine mit einem solchen Abgasrückführkühler.The present invention relates to a valve device of an internal combustion engine, in particular a motor vehicle, according to the preamble of claim 1. The invention also relates to an exhaust gas recirculation cooler with such a valve device and an internal combustion engine with such exhaust gas recirculation cooler.

Aus der DE 101 17 413 A1 ist eine gattungsgemäße Ventileinrichtung einer Brennkraftmaschine bekannt, die im vorliegenden Fall als Abgasrückführventil ausgebildet ist. Bei der bekannten Ventileinrichtung sind ein Stellteil und ein Ventilteil des Abgasrückführventils unter Bildung einer den Bereich einer Ventilstange von einem Ventilschließkörper abgewandten Ende umschließenden Kammer gasdicht miteinander verbunden, wobei die Kammer atmosphärisch belüftbar ist. Hierdurch soll sichergestellt werden, dass einmal die Vorteile einer Luftströmung durch den Spalt zwischen Ventilstange und deren Lagerung während des Betriebs der Brennkraftmaschine erhalten bleiben und andererseits bei stillgesetzter Brennkraftmaschine keine Kohlenwasserstoffe aus dem Bereich eines Saugrohrs über das Abgasrückführventil zur Atmosphäre austreten können.From the DE 101 17 413 A1 a generic valve device of an internal combustion engine is known, which is formed in the present case as an exhaust gas recirculation valve. In the known valve device, an actuating part and a valve part of the exhaust gas recirculation valve are connected to one another in a gas-tight manner to form a chamber enclosing the region of a valve rod remote from a valve closing body, wherein the chamber can be ventilated at atmospheric pressure. This is to ensure that once the benefits of air flow through the gap between the valve rod and their storage during operation of the engine are maintained and on the other hand, with the internal combustion engine stopped no hydrocarbons from the range of a suction pipe via the exhaust gas recirculation valve can escape to the atmosphere.

Eine Abgasrückführung wird heute bei einer Vielzahl von Brennkraftmaschinen, insbesondere im Kraftfahrzeugbereich, eingesetzt, um insbesondere eine Emissionsbelastung reduzieren zu können. Ein Gasmassenstrom bei einer Hochdruck-Abgasrückführung (AGR) wird dabei im Allgemeinen durch ein Druckgefälle zwischen Abgaskrümmer und Saugrohr gefördert. Die Regelung des Massenstroms geschieht durch ein Abgasrückführventil, das den Gasmassenstrom drosselt. Dieses AGR-Ventil ist in den meisten Fällen druckseitig, d.h. stromauf und auf der heißen Seite vor dem Abgasrückführkühler angebracht und regelt den Abgasmassenstrom durch eine entsprechende Drosselung. Hierbei werden verschiedene Varianten eingesetzt, wobei insbesondere Tellerventile wegen ihrer Robustheit weit verbreitet sind. Die Betätigung der Abgasrückführventile erfolgt dabei üblicherweise elektrisch oder pneumatisch. Um ein unerwünschtes Rückströmen von Abgas in die Brenngasmaschine wirkungsvoll unterbinden zu können, ist zudem stromab des Abgasrückführkühlers üblicherweise ein Rückschlagventil angeordnet, welches aus mehreren elastischen Metallzungen besteht, die jeweils einen Teilquerschnitt des Abgasrückführkühleraustritts verschließen. Diese Rückschlagventile werden durch entsprechende Druckpulse derart ausgelenkt, dass sie einen Strömungsquerschnitt ergeben. Auf der anderen Seite der Metallzungen befindet sich ein Anschlag, der eine zu starke Verformung der Metallzungen und damit eine Schädigung durch Bruch oder elastische Verformung verhindert.Exhaust gas recirculation is currently used in a large number of internal combustion engines, in particular in the motor vehicle sector, in order in particular to be able to reduce an emission load. A gas mass flow in a high-pressure exhaust gas recirculation (EGR) is generally promoted by a pressure gradient between the exhaust manifold and intake manifold. The control of the mass flow is done by an exhaust gas recirculation valve, which throttles the gas mass flow. This EGR valve is in most cases on the pressure side, i. mounted upstream and on the hot side in front of the exhaust gas recirculation cooler and regulates the exhaust gas mass flow through a corresponding throttling. Here, different variants are used, in particular poppet valves are widely used because of their robustness. The actuation of the exhaust gas recirculation valves is usually carried out electrically or pneumatically. In order to be able to effectively prevent unwanted backflow of exhaust gas into the fuel gas engine, downstream of the exhaust gas recirculation cooler, a check valve is usually arranged, which consists of a plurality of elastic metal tongues, each of which closes a partial cross section of the exhaust gas recirculation cooler outlet. These check valves are deflected by appropriate pressure pulses such that they give a flow cross-section. On the other side of the metal tongues is a stop that prevents excessive deformation of the metal tongues and thus damage from breakage or elastic deformation.

Nachteilig bei den aus dem Stand der Technik bekannten Abgasrückführventilen ist jedoch, dass diese üblicherweise druckseitig, d.h. auf der heißen Seite vor dem Abgasrückführkühler angebracht sind. Aus diesem Grund müssen derartige Abgasrückführventile hohe Temperaturbelastungen ertragen und dementsprechend qualitativ hochwertig und damit auch teuer ausgebildet werden. Nachteilig bei einem druckseitig angeordneten Abgasrückführventil ist zudem die Ausbreitung von Druckpulsen in den Abgasrückführkühler. Rein theoretisch könnte ein Abgasrückführventil auch auf der kalten Seite, d.h. stromab des Abgasrückführkühlers, angeordnet werden, wobei es in diesem Fall weniger stark beansprucht wird. Allerdings besteht in diesem Fall die Gefahr der Versottung und des Ausfalls durch Kondensation von Kohlenwasserstoffen. Allen Ventilvarianten ist darüber hinaus gemein, dass sie einen zusätzlichen Druckverlust darstellen, der die möglichen Abgasrückführmassenströme reduziert und zudem einen erheblichen Baumraumbedarf erfordert. Zudem entstehen hierdurch zusätzliches Gewicht und zusätzliche Kosten.A disadvantage of the exhaust gas recirculation valves known from the prior art, however, is that they are usually on the pressure side, i. mounted on the hot side in front of the exhaust gas recirculation cooler. For this reason, such exhaust gas recirculation valves have to endure high temperature loads and, accordingly, high quality and thus also expensive. A disadvantage of a pressure-side arranged exhaust gas recirculation valve is also the propagation of pressure pulses in the exhaust gas recirculation cooler. In theory, an exhaust gas recirculation valve could also be on the cold side, i. downstream of the exhaust gas recirculation cooler, whereby it is less stressed in this case. However, in this case there is the risk of sooting and failure by condensation of hydrocarbons. All valve variants also have in common that they represent an additional pressure loss, which reduces the possible exhaust gas recirculation mass flows and also requires a considerable amount of trees. In addition, this creates additional weight and additional costs.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich daher mit dem Problem, für eine Ventileinrichtung der gattungsgemäßen Art eine verbesserte oder zumindest eine alternative Ausführungsform anzugeben, die insbesondere aus dem Stand der Technik bekannten Nachteile überwindet. The present invention therefore deals with the problem of providing an improved or at least one alternative embodiment for a valve device of the generic type, which overcomes disadvantages known in particular from the prior art.

Dieses Problem wird erfindungsgemäß durch den Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This problem is solved according to the invention by the subject matter of independent claim 1. Advantageous embodiments are the subject of the dependent claims.

Die vorliegende Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine Ventileinrichtung zu schaffen, die erstmals ein steuerbares Abgasrückführventil mit einem Rückschlagventil kombiniert. Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung ist demzufolge als kombiniertes Abgasrückführventil und Rückschlagventil ausgebildet und weist zumindest einen in seine Schließstellung federnd vorgespannten Ventilkörper auf, der in seiner Schließstellung auf einem zugehörigen Ventilsitz dicht aufliegt. Ebenfalls vorgesehen ist zumindest ein verstellbarer Anschlag, an welchem der Ventilkörper zumindest in einer Offenstellung anschlägt bzw. anliegt. Weiter vorgesehen ist erfindungsgemäß eine Steuerungseinrichtung, mittels welcher der Anschlag für den Ventilkörper und damit auch indirekt der Öffnungsgrad des Ventilkörpers einstellbar sind. Im Großen und Ganzen ist die erfindungsgemäße Ventileinrichtung nun ein bislang bereits stromab eines Abgasrückführkühlers angeordnetes Rückschlagventil, dessen Anschlag und damit Öffnungsgrad jedoch einstellbar ist, so dass dieses Rückschlagventil zugleich auch als steuerbares bzw. regelbares Abgasrückführventil nutzbar ist. Durch die Integration des Abgasrückführventils in das Rückschlagventil lassen sich Einsparungen im Bereich eines Bauraumbedarfs, im Bereich des Gewichts und nicht zuletzt auch im Bereich der Kosten erzielen. Zudem kann auch eine deutliche Reduzierung des Druckverlustes auf einer Abgasrückführstrecke erreicht werden. Durch das nicht mehr stromauf des Abgasrückführkühlers angeordnete Abgasrückführventil besteht auch keine Behinderung der Ausbreitung von Druckpulsen vor dem Abgasrückführkühler mehr. Da die erfindungsgemäße Ventileinrichtung zu dem stromab des Abgasrückführkühlers angeordnet wird, muss diese weniger starke Temperaturbelastungen ertragen und kann dadurch ebenfalls kostengünstiger ausgebildet werden. Darüber hinaus kann auch ein robustes Regelungsprinzip durch eine stufige Registerregelung, beispielsweise durch entsprechende Nocken an einer Nockenwelle einer Steuerungseinrichtung, erreicht werden.The present invention is based on the general idea to provide a valve device which combines for the first time a controllable exhaust gas recirculation valve with a check valve. The valve device according to the invention is therefore designed as a combined exhaust gas recirculation valve and check valve and has at least one in its closed position resiliently biased valve body which rests tightly in its closed position on an associated valve seat. Also provided is at least one adjustable stop on which the valve body strikes or rests at least in an open position. Further provided according to the invention is a control device, by means of which the stop for the valve body and thus also the opening degree of the valve body are adjustable. On the whole, the valve device according to the invention is now a so far already downstream of an exhaust gas recirculation cooler arranged check valve whose stop and thus opening degree is adjustable, so that this check valve is also available as a controllable or controllable exhaust gas recirculation valve at the same time. By integrating the Exhaust gas recirculation valve in the check valve can achieve savings in the field of space requirements, in terms of weight and not least in the field of cost. In addition, a significant reduction in the pressure loss can be achieved on an exhaust gas recirculation line. By no longer arranged upstream of the exhaust gas recirculation exhaust gas recirculation valve there is no hindrance to the propagation of pressure pulses before the exhaust gas recirculation cooler more. Since the valve device according to the invention is arranged to the downstream of the exhaust gas recirculation cooler, it must endure less severe temperature loads and can thus also be formed cheaper. In addition, a robust control principle by a step register control, for example by corresponding cam on a camshaft of a control device can be achieved.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Ventilkörper als Federzunge oder als drehbare und mittels einer Feder in ihrer Schließstellung vorgespannte Klappe ausgebildet. Federzungen, insbesondere Metallzungen, bzw. drehbare und mittels einer Feder vorgespannte Klappen stellen dabei vergleichsweise kostengünstige, aber dennoch hoch belastbare Ventilkörper dar. In an advantageous development of the solution according to the invention, the valve body is formed as a spring tongue or as a rotatable and biased by a spring in its closed position flap. Spring tongues, in particular metal tongues, or rotatable and biased by a spring flaps represent comparatively inexpensive, yet highly resilient valve body.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung ist der Anschlag als drehbare Klappe ausgebildet. Eine derartige drehbare Klappe stellt ebenfalls eine vergleichsweise einfache Möglichkeit dar, einen einstellbaren Anschlag zu realisieren, wobei eine Drehachse der als Anschlag ausgebildeten drehbaren Klappe die gleiche sein kann, wie die des als drehbare Klappe ausgebildeten Ventilkörpers. Hierdurch lassen sich insbesondere Montagevorteile und zudem auch Bauraumvorteile erzielen.In an advantageous embodiment of the solution according to the invention, the stop is designed as a rotatable flap. Such a rotatable flap also provides a comparatively easy way to realize an adjustable stop, wherein an axis of rotation of the designed as a stop rotatable flap may be the same as that of the valve body designed as a rotatable flap. As a result, in particular assembly advantages and also space advantages can be achieved.

Zweckmäßig weist die Steuerungseinrichtung zumindest eine Nockenwelle mit zumindest einem Nocken auf, wobei der Anschlag als drehbare Klappe ausgebildet und gegen den zugehörigen Nocken vorgespannt ist. Der Nocken definiert dabei durch eine Drehstellung eine Position des zugehörigen Anschlags und bestimmt darüber auch den Öffnungsgrad des zugehörigen Ventilkörpers. Eine derartige Nockenwelle mit Nocken stellt eine besonders einfache aber dennoch hoch präzise Möglichkeit dar, den Anschlag zu positionieren und darüber den Öffnungsgrad des Ventilkörpers zu bestimmen. Rein theoretisch ist dabei denkbar, dass durch eine beliebige Verdrehung des Nockens eine stufenlose Positionierung des zugehörigen Anschlags möglich ist, wobei selbstverständlich auch denkbar ist, dass die Nocken derart ausgebildet sind, dass sie in einer Drehstellung einen maximalen Öffnungsgrad des zugehörigen Ventilkörpers ermöglichen und in einer anderen Drehstellung den Ventilkörper über den Anschlag in seine Schließstellung drücken. Rein theoretisch ist es selbstverständlich auch denkbar, dass die einzelnen Anschläge über jeweils einzelne Aktuatoren, beispielsweise elektrisch oder pneumatisch, ansteuerbar, d.h. positionierbar sind.Suitably, the control device has at least one camshaft with at least one cam, wherein the stopper is designed as a rotatable flap and is biased against the associated cam. The cam defines by a rotational position a position of the associated stop and also determines the degree of opening of the associated valve body. Such a camshaft with cam is a particularly simple, yet highly accurate way to position the stop and to determine the degree of opening of the valve body. Theoretically, it is conceivable that a continuous positioning of the associated stop is possible by any rotation of the cam, which of course is also conceivable that the cams are designed such that they allow a maximum opening degree of the associated valve body in a rotational position and in one another rotational position, press the valve body over the stop in its closed position. In theory, it is of course also conceivable that the individual stops via each individual actuators, for example, electrically or pneumatically controlled, i. are positionable.

Bei einer vorteilhaften Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lösung zwingt zumindest ein Nocken der Nockenwelle in einer vordefinierten Drehstellung den zugehörigen Ventilkörper in seine Schließstellung. Somit ist denkbar, dass der Nocken den zugehörigen Anschlag nicht nur so weit verstellt, dass verschiedene Offenstellungen des zugehörigen Ventilkörpers realisierbar sind, sondern auch derart gegen den zugehörigen Ventilkörper drückt, dass sich dieser in seiner Schließstellung befindet. In an advantageous development of the solution according to the invention, at least one cam of the camshaft forces the associated valve body into its closed position in a predefined rotational position. Thus, it is conceivable that the cam not only adjusted the associated stop so far that different open positions of the associated valve body can be realized, but also so presses against the associated valve body, that this is in its closed position.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der erfindungsgemäßen Lösung weist die Ventileinrichtung mehrere nebeneinander angeordnete Ventilkörper auf, die über eine als Nockenwelle ausgebildete und eine der Anzahl der Ventilkörper entsprechende Anzahl an Nocken aufweisende Steuerungseinrichtung steuerbar sind. Hierdurch ist beispielsweise eine Registersteuerung denkbar, da beispielsweise die einzelnen Nocken relativ zueinander eine unterschiedliche Drehwinkelstellung besitzen. Je nach Drehwinkelstellung der Nockenwelle werden somit einzelne Anschläge individuell positioniert und darüber die jeweiligen Öffnungsgrade der zugehörigen Ventilkörper bestimmt. In a further advantageous embodiment of the solution according to the invention, the valve device has a plurality of juxtaposed valve body, which are controllable via a designed as a camshaft and one of the number of valve body corresponding number of cams having control means. As a result, a register control is conceivable, for example, since, for example, the individual cams have a different angular position of rotation relative to each other. Depending on the angular position of the camshaft individual stops are thus individually positioned and determines the respective opening degrees of the associated valve body.

Zweckmäßig weist die Ventileinrichtung zumindest zwei ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnete Ventilkörper auf. Hierdurch ist es möglich, eine vergleichsweise strömungsgünstige Anordnung der Ventilkörper zu wählen, wobei für diese Ausführungsform vorgesehen sein kann, dass die Steuerungseinrichtung zwei Nockenwellen mit jeweils zumindest einem Nocken oder nur eine Nockenwelle mit zumindest einem Nocken aufweist, der mit einer Anschlagskontur zusammenwirkt, die wiederum einen gemeinsamen Anschlag für die beiden ungefähr rechtwinklig zueinander angeordneten Ventilkörper bildet. In diesem Fall könnten somit mit einer einzigen Steuerungseinrichtung beide Ventilkörper gesteuert werden. Hierdurch lässt sich eine Steuerungseinrichtung einsparen, was ebenfalls zu Kostenvorteilen führt.The valve device expediently has at least two valve bodies arranged approximately at right angles to one another. This makes it possible to choose a comparatively aerodynamic arrangement of the valve body, it being possible for this embodiment to have two camshafts each having at least one cam or only one camshaft having at least one cam which interacts with a stop contour, which in turn forms a common stop for the two approximately at right angles arranged valve body. In this case, could thus be controlled with a single control device both valve body. As a result, a control device can be saved, which also leads to cost advantages.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Other important features and advantages of the invention will become apparent from the dependent claims, from the drawings and from the associated figure description with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It is understood that the features mentioned above and those yet to be explained not only in the combination given, but also in other combinations or alone, without departing from the scope of the present invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Komponenten beziehen.Preferred embodiments of the invention are illustrated in the drawings and will be described in more detail in the following description, wherein like reference numerals refer to the same or similar or functionally identical components.

Es zeigen, jeweils schematisch,Show, in each case schematically,

1 eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine mit einem Abgasrückführkühler mit einer erfindungsgemäßen Ventileinrichtung, 1 an internal combustion engine according to the invention with an exhaust gas recirculation cooler with a valve device according to the invention,

2 eine Schnittdarstellung durch einen Abgasrückführkühler mit integrierter erfindungsgemäßer Ventileinrichtung, 2 a sectional view through an exhaust gas recirculation cooler with integrated inventive valve device,

3 mögliche Ausführungsformen einer Nockenwelle mit unterschiedlichen Nocken einer Steuerungseinrichtung der Ventileinrichtung, 3 possible embodiments of a camshaft with different cams of a control device of the valve device,

4 eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung. 4 a further possible embodiment of the valve device according to the invention.

Entsprechend der 1, weist eine erfindungsgemäße Brennkraftmaschine 1 einen Abgasrückführkühler 2, einen Kühlmittelkühler 3 sowie einen Ladeluftkühler 4 auf. In einem Abgasstrang sind ein Abgasturbolader 5 sowie stromab dazu eine Abgasnachbehandlungseinrichtung 6 angeordnet. Erfindungsgemäß ist nun in dem Abgasrückführkühler 2 eine Ventileinrichtung 7 angeordnet, wobei diese Ventileinrichtung 7 einen integralen Bestandteil des Abgasrückführkühlers 2 bilden kann oder aber stromab desselben angeordnet wird. According to the 1 , Has an internal combustion engine according to the invention 1 an exhaust gas recirculation cooler 2 , a coolant cooler 3 and a charge air cooler 4 on. In an exhaust system are an exhaust gas turbocharger 5 and downstream of an exhaust aftertreatment device 6 arranged. According to the invention is now in the exhaust gas recirculation cooler 2 a valve device 7 arranged, this valve device 7 an integral part of the exhaust gas recirculation cooler 2 can form or downstream of the same is arranged.

Die erfindungsgemäße Ventileinrichtung 7 ist dabei im Detail in den 2 und 4 näher dargestellt. Erfindungsgemäß ist die Ventileinrichtung 7 als kombiniertes steuerbares Abgasrückführventil und Rückschlagventil ausgebildet und weist zumindest einen in seine Schließstellung federnd vorgespannten Ventilkörper 8 auf. Ebenfalls vorgesehen ist zumindest ein verstellbarer Anschlag 9, an welchem der Ventilkörper 8 zumindest in seiner Offenstellung anliegt bzw. anschlägt. Des Weiteren vorgesehen ist eine Steuerungseinrichtung 10, mittels welcher der Anschlag 9 und damit auch der Öffnungsgrad des Ventilkörpers 8 bzw. der Ventileinrichtung 7 einstellbar sind. The valve device according to the invention 7 is in detail in the 2 and 4 shown in more detail. According to the invention, the valve device 7 designed as a combined controllable exhaust gas recirculation valve and check valve and has at least one spring-biased in its closed position valve body 8th on. Also provided is at least one adjustable stop 9 at which the valve body 8th at least in its open position is present or strikes. Furthermore, a control device is provided 10 , by means of which the stop 9 and thus also the degree of opening of the valve body 8th or the valve device 7 are adjustable.

Der Ventilkörper 8 kann dabei als Federzunge 11 oder als drehbare und mittels einer nicht gezeigten Feder in ihre Schließstellung vorgespannte Klappe 12 ausgebildet sein. Der Anschlag 9 kann ebenfalls als drehbare Klappe 12' ausgebildet sein, die ebenfalls mit einer zugehörigen Feder gegen den Anschlag vorgespannt ist.The valve body 8th can be used as a spring tongue 11 or as a rotatable and biased by a spring not shown in its closed position flap 12 be educated. The stop 9 can also be used as a rotatable flap 12 ' be formed, which is also biased with an associated spring against the stop.

Betrachtet man nun die Steuerungseinrichtung 10 gemäß den 2 bis 4, so kann man erkennen, dass diese zumindest eine Nockenwelle 13 mit zumindest einem Nocken 14 aufweist. Gemäß der 2 weist die Steuerungseinrichtung 10 sogar zwei Nockenwellen 12 mit jeweils zumindest einem Nocken 14 auf. Der Anschlag 9 ist in den gemäß den 2 bis 4 gezeichneten Beispielen als drehbare Klappe 12' ausgebildet und gegen den zugehörigen Nocken 14 vorgespannt, so dass diese stets an diesem anliegt und diesem folgt. Der Nocken 14 wiederum definiert durch eine Drehstellung eine Position des zugehörigen Anschlags 9 und bestimmt darüber den Öffnungsgrad des zugehörigen Ventilkörpers 8.Now consider the controller 10 according to the 2 to 4 , so you can tell that this is at least one camshaft 13 with at least one cam 14 having. According to the 2 has the control device 10 even two camshafts 12 each with at least one cam 14 on. The stop 9 is in accordance with the 2 to 4 drawn examples as a rotatable flap 12 ' trained and against the associated cam 14 biased so that it is always on this and follows this. The cam 14 in turn defined by a rotational position, a position of the associated stop 9 and determines the degree of opening of the associated valve body 8th ,

Der Nocken 14 kann dabei derart ausgebildet sein, dass er unterschiedliche, insbesondere stufenlose oder gestufte, Öffnungsstellungen des Ventilkörpers 8 ermöglicht (vgl. 3). Zusätzlich kann er in einer vordefinierten Drehstellung den zugehörigen Ventilkörper 8 auch in seine Schließstellung drücken und dadurch die Ventileinrichtung 7 geschlossen halten.The cam 14 can be designed such that it different, in particular stepless or stepped, open positions of the valve body 8th allows (cf. 3 ). In addition, it can in a predefined rotational position of the associated valve body 8th also press into its closed position and thereby the valve device 7 keep closed.

Üblicherweise kann die Ventileinrichtung 7 mehrere nebeneinander angeordnete Ventilkörper 8 aufweisen, die über eine als Nockenwelle 13 ausgebildete und eine der Anzahl der Ventilkörper 8 entsprechende Anzahl an Nocken 14 aufweisende Steuerungseinrichtung 10 steuerbar sind. In diesem Fall würden die weiteren Ventilkörper 8 gemäß den 2 und 4 unter bzw. über der Bildebene liegen. Usually, the valve device 7 several juxtaposed valve body 8th have, as a camshaft 13 trained and one of the number of valve body 8th corresponding number of cams 14 having control device 10 are controllable. In this case, the other valve body 8th according to the 2 and 4 lie below or above the image plane.

Betrachtet man die Ventileinrichtung 7 gemäß den 2 und 4, so kann man erkennen, dass diese zumindest zwei ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnete Ventilkörper 8 aufweist, wobei die Steuerungseinrichtung 10 der Ventileinrichtung 7 gemäß der 2 zwei Nockenwellen 13 aufweist, während die Steuerungseinrichtung 10 gemäß der 4 lediglich eine Nockenwelle 13 mit zumindest einem zugehörigen Nocken 14 besitzt, der mit einer Anschlagskontur 15 zusammenwirkt, die wiederum einen gemeinsamen Anschlag 9' für die beiden ungefähr rechtwinklig zueinander angeordneten Anschläge 9 bildet. In diesem Fall kann auf eine zweite Nockenwelle 13 verzichtet werden, wodurch sich ebenfalls Kosten und Bauraumvorteile ergeben. Die Brennkraftmaschine 1 kann dabei üblicherweise in einem Kraftfahrzeug 16 eingebaut sein. Looking at the valve device 7 according to the 2 and 4 , it can be seen that these at least two approximately at right angles arranged valve body 8th wherein the control device 10 the valve device 7 according to the 2 two camshafts 13 while the controller 10 according to the 4 only a camshaft 13 with at least one associated cam 14 owns that with a stop contour 15 interacts, in turn, a joint attack 9 ' for the two approximately at right angles arranged stops 9 forms. In this case can be on a second camshaft 13 be omitted, which also results in costs and space advantages. The internal combustion engine 1 can usually be in a motor vehicle 16 be installed.

Die bislang bekannten Ventilkörper 8 flattern oft beim Betrieb mit hoher Frequenz zwischen der geschlossenen und der offenen Position, weshalb grundsätzlich zwei unterschiedliche Regelungsansätze denkbar sind:

  • 1. Der Anschlag 9 des Ventilkörpers 8 wird stufenlos oder stufig variabel gestaltet, wobei eine Regelung des Abgasrückführmassenstroms durch eine Variation der Position des Anschlags 9 erfolgt.
  • 2. Sofern mehrere Ventilkörper 8 verwendet werden, erfolgt eine Regelung durch eine Anzahl freier oder blockierter Ventilkörper 8, wodurch der Anschlag 9 nur zwei Positionen für den Ventilkörper 8 vorsieht, nämlich geöffnet oder geschlossen. Hierbei handelt es sich um das Prinzip einer sogenannten Registerregelung.
The previously known valve body 8th often flutter between the closed and the open position during operation at high frequency, which is why two different control approaches are conceivable:
  • 1. The attack 9 of the valve body 8th is infinitely or stably variable, with a regulation of the exhaust gas recirculation mass flow by a variation of the position of the stop 9 he follows.
  • 2. If several valve body 8th be used, a regulation by a number of free or blocked valve body 8th , causing the stop 9 only two positions for the valve body 8th provides, namely open or closed. This is the principle of so-called register control.

Da der Öffnungsweg der Ventilkörper 8 in der Regel sehr klein ist, stellt die zweite Möglichkeit den wohl robusteren Ansatz dar, weil hier keine Zwischenpositionen über die Motorlebensdauer im Bereich kleiner als 1 mm sichergestellt werden müssen. Die einzelnen Anschläge 9 können dabei entweder gemeinsam über beispielsweise eine Nockenwelle 13 mit mehreren Nocken 14 oder aber auch über einzelne Aktuatoren, beispielsweise elektrisch oder pneumatisch, verstellt werden. Günstiger bezüglich Bauraum, Gewicht und Kosten ist jedoch die Einstellung bzw. Verstellung über eine zentrale Steuerungseinrichtung 10, welche nacheinander einzelne Ventilkörper 8 freigibt oder schließt. Die einzelnen Nocken 14 der Nockenwelle 13 können dabei auch unterschiedlich ausgeführt bzw. angeordnet sein, um ein nacheinander geschaltetes Schließen der einzelnen Ventilkörper 8 zu erreichen (vgl. 3). Bei beispielsweise sechs Ventilkörpern 8 würden dann nacheinander alle sechs Ventilkörper 8 geöffnet oder geschlossen werden.Since the opening path of the valve body 8th is usually very small, the second option is probably the more robust approach because here no intermediate positions over the engine life in the range smaller than 1 mm must be ensured. The individual stops 9 can either together via, for example, a camshaft 13 with several cams 14 or else via individual actuators, for example, electrically or pneumatically, be adjusted. Cheaper in terms of space, weight and cost, however, is the adjustment or adjustment via a central control device 10 , which successively individual valve body 8th releases or closes. The individual cams 14 the camshaft 13 can also be designed differently or arranged to a successively switched closing the individual valve body 8th to reach (cf. 3 ). For example, six valve bodies 8th Then all six valve bodies would be successively 8th be opened or closed.

Mit der erfindungsgemäßen Ventileinrichtung 7 und dem erfindungsgemäßen Abgasrückführkühler 2 lassen sich bislang separate Ventileinrichtungen, nämlich Abgasrückführventil und Rückschlagventil, in eine gemeinsame Ventileinrichtung 7 integrieren, wodurch Kostenvorteile, Gewichtsvorteile und Bauraumvorteile realisiert werden können. Die neue Ventileinrichtung 7 ist nun ähnlich einem bislang bekannten Rückschlagventil ausgebildet, wobei jedoch ein Anschlag 9 steuerbar ist, d.h. die Öffnung der Ventilkörper 8, kann über die Steuerungseinrichtung 10 gesteuert werden. Hierzu wird der Anschlag 9 für die Ventilkörper 8 beispielsweise auf der einen Seite drehbar gelagert und über eine Drehfeder gegen den zugehörigen Nocken 14 der Nockenwelle 13 der Steuerungseinrichtung 10 vorgespannt. Die Nockenwelle 13 öffnet somit den Anschlag 9 mehr oder weniger und begrenzt dadurch den Öffnungsweg des Ventilkörpers 8. Bei einer vordefinierten Drehwinkelstellung des Nockens 14 kann der Ventilkörper 8 auch komplett auf den Ventilsitz gedrückt und dadurch die Ventileinrichtung 7 geschlossen werden.With the valve device according to the invention 7 and the exhaust gas recirculation cooler according to the invention 2 so far can separate valve devices, namely exhaust gas recirculation valve and check valve, in a common valve device 7 integrate, whereby cost advantages, weight advantages and space advantages can be realized. The new valve device 7 is now similar to a previously known check valve, but with a stop 9 is controllable, ie the opening of the valve body 8th , can via the control device 10 to be controlled. This is the stop 9 for the valve body 8th for example, rotatably mounted on one side and a torsion spring against the associated cam 14 the camshaft 13 the control device 10 biased. The camshaft 13 thus opens the stop 9 more or less, thereby limiting the opening stroke of the valve body 8th , At a predefined angular position of the cam 14 can the valve body 8th also completely pressed on the valve seat and thereby the valve device 7 getting closed.

Darüber hinaus kann auch eine Reduzierung des Druckverlusts auf der Abgasrückführstrecke erreicht werden. Von besonderem Vorteil ist auch, dass mit der stromab des Abgasrückführkühlers 2 angeordneten Ventileinrichtung keine Behinderung der Ausbreitung von Druckpulsen vor dem Abgasrückführkühler 2 vorliegt.In addition, a reduction of the pressure loss on the exhaust gas recirculation line can be achieved. Of particular advantage is that with the downstream of the exhaust gas recirculation cooler 2 arranged valve means no hindrance to the propagation of pressure pulses in front of the exhaust gas recirculation cooler 2 is present.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • DE 10117413 A1 [0002] DE 10117413 A1 [0002]

Claims (10)

Ventileinrichtung (7) einer Brennkraftmaschine (1), insbesondere eines Kraftfahrzeuges (16), dadurch gekennzeichnet, – dass die Ventileinrichtung (7) als kombiniertes Abgasrückführventil und Rückschlagventil ausgebildet ist und zumindest einen in seine Schließstellung federnd vorgespannten Ventilkörper (8) aufweist, – dass zumindest ein verstellbarer Anschlag (9) vorgesehen ist, an welchem der Ventilkörper (8) zumindest in einer Offenstellung anschlägt, – dass eine Steuerungseinrichtung (10) vorgesehen ist, mittels welcher der Anschlag (9) und damit auch einen maximalen Öffnungsgrad des Ventilkörpers (8) einstellbar sind. Valve device ( 7 ) an internal combustion engine ( 1 ), in particular a motor vehicle ( 16 ), characterized in that - the valve device ( 7 ) is designed as a combined exhaust gas recirculation valve and check valve and at least one in its closed position resiliently biased valve body ( 8th ), - that at least one adjustable stop ( 9 ) is provided, on which the valve body ( 8th ) abuts at least in an open position, - that a control device ( 10 ) is provided, by means of which the stop ( 9 ) and thus also a maximum opening degree of the valve body ( 8th ) are adjustable. Ventileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Ventilkörper (8) als Federzunge (11) oder als drehbare und mittels einer Feder in ihre Schließstellung vorgespannte Klappe (12) ausgebildet ist. Valve device according to claim 1, characterized in that the valve body ( 8th ) as a spring tongue ( 11 ) or as a rotatable and biased by a spring in its closed position flap ( 12 ) is trained. Ventileinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Anschlag (9) als drehbare Klappe (12') ausgebildet ist. Valve device according to claim 1 or 2, characterized in that the stop ( 9 ) as a rotatable flap ( 12 ' ) is trained. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuerungseinrichtung (10) zumindest eine Nockenwelle (13) mit zumindest einem Nocken (14) aufweist, – dass der Anschlag (9) als drehbare Klappe (12') ausgebildet und gegen den zugehörigen Nocken (14) vorgespannt ist, – dass der Nocken (14) durch eine Drehstellung eine Position des zugehörigen Anschlags (9) definiert und damit den maximalen Öffnungsgrad des Ventilkörpers (8) bestimmt. Valve device according to one of claims 1 to 3, characterized in that - the control device ( 10 ) at least one camshaft ( 13 ) with at least one cam ( 14 ), - that the attack ( 9 ) as a rotatable flap ( 12 ' ) and against the associated cam ( 14 ) is biased, - that the cam ( 14 ) by a rotational position a position of the associated stop ( 9 ) and thus the maximum opening degree of the valve body ( 8th ) certainly. Ventileinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest ein Nocken (14) der Nockenwelle (13) in einer vordefinierten Drehstellung den zugehörigen Ventilkörper (8) in seine Schließstellung zwingt. Valve device according to claim 4, characterized in that at least one cam ( 14 ) of the camshaft ( 13 ) in a predefined rotational position, the associated valve body ( 8th ) forces it into its closed position. Ventileinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (7) mehrere nebeneinander angeordnete Ventilkörper (8) aufweist, die über eine als Nockenwelle (13) ausgebildete und eine der Anzahl der Ventilkörper (8) entsprechende Anzahl an Nocken (14) aufweisende Steuerungseinrichtung (10) steuerbar sind. Valve device according to claim 4 or 5, characterized in that the valve device ( 7 ) a plurality of juxtaposed valve body ( 8th ), which as a camshaft ( 13 ) and one of the number of valve bodies ( 8th ) corresponding number of cams ( 14 ) having control device ( 10 ) are controllable. Ventileinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ventileinrichtung (7) zumindest zwei ungefähr rechtwinklig zueinander angeordnete Ventilkörper (8) und Anschläge (9) aufweist. Valve device according to one of claims 1 to 6, characterized in that the valve device ( 7 ) at least two approximately at right angles to each other arranged valve body ( 8th ) and attacks ( 9 ) having. Ventileinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, – dass die Steuerungseinrichtungen (10) zwei Nockenwellen (13) mit Nocken (14) aufweist, oder – dass die Steuerungseinrichtung (10) eine Nockenwelle (13) mit zumindest einem Nocken (14) aufweist, der mit einer Anschlagskontur (15) zusammenwirkt, die einen gemeinsamen Anschlag (9') für die beiden rechtwinklig zueinander angeordneten Anschläge (9) bildet.Valve device according to claim 7, characterized in that - the control devices ( 10 ) two camshafts ( 13 ) with cams ( 14 ), or - that the control device ( 10 ) a camshaft ( 13 ) with at least one cam ( 14 ) having a stop contour ( 15 ) which constitutes a joint attack ( 9 ' ) for the two stops arranged at right angles to each other ( 9 ). Abgasrückführkühler (2) mit einer, insbesondere integral mit dem Abgasrückführkühler (2) ausgebildeten, Ventileinrichtung (7), nach einem der vorhergehenden Ansprüche. Exhaust gas recirculation cooler ( 2 ), in particular integrally with the exhaust gas recirculation cooler ( 2 ), valve device ( 7 ), according to one of the preceding claims. Brennkraftmaschine (1) mit einem Abgasrückführkühler (2) nach Anspruch 9. Internal combustion engine ( 1 ) with an exhaust gas recirculation cooler ( 2 ) according to claim 9.
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